TRANSFORMADORES

1. TRANSFORMADORES

2. 1.1.- CONVERSION DE ENERGÍA ELECTROMECANICA

3. ¿QUE ES LA ENERGÍA? Al nuestro alrededor observamos que las plantas, los animales crecen, se mueven, realizan trabajos; las máquinas realizan movimientos para realizar transformaciones. Todas estas actividades tienen algo en común que para realizar esas acciones necesitan de una fuente de energía. La energía es la capacidad para realizar, transformar, cumplir, ejecutar un trabajo (movimiento, transformar algo) y esta asociada con los elementos y sustancias, manifestándose en un beneficio.

4. La energía se manifiesta en los cambios físicos, por ejemplo, al elevar un objeto, transportarlo, deformarlo o calentarlo. La energía está presente también en los cambios químicos, como al quemar un trozo de madera o en la descomposición de agua mediante la corriente eléctrica.

5. ENERGÍA: • Definiciones: • Capacidad para producir un trabajo. • Puede adoptar distintas formas de producir energía directa o indirectamente: Energía Cinética, Energía Potencial, Térmica, Radiación, Nuclear, Química, Fuentes de energía renovables (Solar, eólica, mareomotriz, biomasa y Eléctrica. • Cantidad absoluta: Energía, J, cal, kcal, kJ • Caudal: Energía/tiempo, J/s (W) • Flujo: Energía/(tiempo-superficies), W/m2 • Específica: Energía/masa, J/kg Magnitudes y Unidades

6. FORMAS DE LA ENERGÍA La Energía puede manifestarse de diferentes maneras: en forma de movimiento (cinética), de posición (potencial), de calor, de electricidad, de radiaciones electromagnéticas, etc. Según sea el proceso, la energía se denomina: • Energía térmica • Energía eléctrica • Energía radiante • Energía química • Energía nuclear

7. Energía Térmica… La Energía térmica se debe al movimiento de las partículas que constituyen la materia. Un cuerpo a baja temperatura tendrá menos energía térmica que otro que esté a mayor temperatura. La transferencia de energía térmica de un cuerpo a otro debido a una diferencia de temperatura se denomina calor.

8. Energía radiante $La Energía radiante es la que poseen las ondas electromagnéticas como la luz visible, las ondas de radio, los rayos ultravioleta (UV), los rayos infrarrojo (IR), etc. La característica principal de esta energía es que se puede propagar en el vacío, sin necesidad de soporte material alguno. Ej.: La energía que proporciona el Sol y que nos llega a la Tierra en forma de luz y calor. La luz y el calor del Sol, las ondas de radio y televisión, los rayos X, o las ondas del horno microondas, entre otras muchas, son ondas electromagnéticas.

9. Energía nuclear La Energía nuclear es la energía almacenada en el núcleo de los átomos y que se libera en las reacciones nucleares de fisión y de fusión, ej.: la energía del uranio, que se manifiesta en los reactores nucleares. Energía nuclear controlada en una central nuclear Energía nuclear incontrolada en una bomba atómica

10. Energía química La Energía química es la que se produce en las reacciones químicas. Una pila o una batería poseen este tipo de energía. Ej.: La que posee el carbón y que se manifiesta al quemarlo.

11. FUENTES DE ENERGÍA RENOVABLES Las Fuentes de energía renovables son aquellas que, tras ser utilizadas, se pueden regenerar de manera natural o artificial. Algunas de estas fuentes renovables están sometidas a ciclos que se mantienen de forma más o menos constante en la naturaleza. Existen varias fuentes de energía renovables, como son: • Energía mareomotriz (mareas) • Energía hidráulica (embalses) • Energía eólica (viento) • Energía solar (Sol) • Energía de la biomasa (vegetación)

12. Energía eléctrica La Energía eléctrica es causada por el movimiento de las cargas eléctricas en el interior de los materiales conductores. Esta energía produce, fundamentalmente, 3 efectos: luminoso, térmico y magnético. Ej.: La transportada por la corriente eléctrica en nuestras casas y que se manifiesta al encender una bombilla. Es una de las formas de energía más empleadas en la vida cotidiana. Gracias a la energía eléctrica podemos usar un ordenador, iluminar nuestras casas y mantener los alimentos frescos en un frigorífico, además de muchas otras aplicaciones.

13. FUENTES DE ENERGÍA NO RENOVABLES Las Fuentes de energía no renovables son aquellas que se encuentran de forma limitada en el planeta y cuya velocidad de consumo es mayor que la de su regeneración. Existen varias fuentes de energía no renovables, como son: • Los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) • La energía nuclear (fisión y fusión nuclear)

14. LEY DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA La energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma.

15. Existen dispositivos que convierten la energía eléctrica en energía mecánica y viceversa. La estructura de esos dispositivos puede ser de diferente naturaleza dependiendo de la función que ellos realizan. Unos son conocidos como motores o generadores. Otros son usados para producir fuerzas de traslación conocidos como actuadores, tales como solenoides, relés y electroimanes. Todos estos dispositivos, aunque difieren en la estructura, operan bajo un mismo principio

16. Conjuntamente con el principio de conservación de la energía y las leyes que rigen las teorías de campos eléctricos, magnéticos y mecánicos permite establecer una relación funcional de una acción de conversión electromecánica.

17. Un sistema electromecánico como se muestra en la figura anterior esta compuesto por un sistema eléctrico, sistema mecánico y sistema de acoplamiento (magnético y mecánico). Dentro del sistema existen pérdidas: eléctricas, mecánicas y magnéticas.

18. Las pérdidas representa el conjunto de energía no aprovechada existente en el • sistema electromecánico, esto es: • Pérdidas debido al flujo de corriente por el bobinado del sistema eléctrico por efecto Joule (Ri2). • Perdidas en el núcleo debidas a la variación del flujo magnético (Histéresis y corrientes parásitas) • Pérdidas mecánicas por la fricción y roce de las piezas en movimiento. • Todas estas pérdidas son convertidas en calor, por lo tanto la ecuación anterior puede ser escrita como:

19. Todo sistema energético debe estar balanceado, considerando un intervalo infinitesimal de tiempo dt esté balance queda determinado por: Donde: Es la variación de la energía eléctrica. Movimiento lineal: Es la variación de la energía mecánica. Movimiento rotatorio:

20. La energía eléctrica dWelectrica es diferentes a la energía mecánica dWmecánica lo cual implica que existe una energía de acoplamiento, por lo tanto la diferencia de la energía eléctrica y energía mecánica como resultado es la energía de campo.

21. Considerando el sistema electromecánico de la Figura anterior. Asumiendo que la pieza móvil es mantenida fija en una posición ‘x’ tal que la variación de la energía mecánica sea nula (dWmecanica =0). La corriente se incrementa desde un valor cero hasta el valor final. En tal condición el incremento de la energía en el campo, sólo puede provenir de la fuente eléctrica. Se tiene